Метрология [РТФ, Гаврилова, 4 семестр] / Загруженные файлы virtual / Лаба 3, 2 курс

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЛАБОРАТОРНАЯ работа

по дисциплине

«Метрология, стандартизация и технические измерения»

Выполнил

студент группы __________

Фамилия и инициалы

Проверил

ст. преподаватель

каф. «ПиТЭС»

Гаврилова Ю.Н.

Ульяновск, 20__

1. Компенсационный метод измерения постоянных напряжений и его применения

1.1. Цель работы

1. Изучить теоретические основы работы цепей постоянного тока.

2. Изучить принцип работы источника ЭДС на примере гальванического элемента Даниэля.

3. Изучить нулевой метод измерения.

4. Изучить работу потенциометра постоянного тока.

5. Провести прямые измерения напряжений, косвенные измерения ЭДС, силы тока, активных сопротивлений с помощью потенциометра Р306.

1.2. Оборудование

Лабораторный потенциометр Р306, измерительная катушка сопротивления Р321, делитель напряжения, нормальный элемент Вестона, гальванометр, источник постоянного тока Б5-47, стенд.

1.3. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с устройством и работой потенциометра.

2. Провести подготовку Р306 к измерениям.

3. В отчете изобразить таблицу 1.1. Размер каждого столбца взять равным 3 см, размер каждой строки – 1-1,5 см.

Таблица 1.1

Измерение значения модуля ЭДС Е_х

x, мВ	Ех, В

4. В отчете изобразить таблицу 1.2. Размеры столбцов и строк взять равными соответствующим размерам таблицы 1.1.

Таблица 1.2

Измерение значения силы тока I_x

x, мВ	RN, Ом	Ix, мА

5. В отчете изобразить таблицу 1.3. с теми же размерами столбцов и строк.

Таблица 1.3

Измерение значения сопротивления R_x

N, мВ	x, мВ	RN, Ом	Rx, Ом

6. Собрать измерительную цепь в соответствии с рис. 1.1: перевести переключатели стенда в положения «U_x».

Рис. 1.1. Схема измерения значения модуля ЭДС Е_х

7. Измерить значение модуля ЭДС Е_х.

Перевести ручку 11 переключателя режимов работы потенциометра Р306 в положение «X₁/150 к». Повернуть ручки переключателей I-V и добиться наименьшего отклонения указателя гальванометра при отжатых кнопках «2700 » и «0», при нажатой кнопке «2700 », при нажатых кнопках «2700 » и «0». Перевести ручку 11 в положение «ВЫКЛ». Цифры, выставленные на переключателях I-V, составляют значение разности потенциалов _x.

Записать измеренное значение _x в таблицу 1.1. С учетом делителя напряжения определить значение модуля ЭДС:

. (1.1)

Записать измеренное значение модуля Е_x в таблицу 1.1.

8. Собрать измерительную цепь в соответствии с рис. 1.2: перевести переключатели стенда в положения «I_x» и «I_x, R_x».

Рис. 1.2. Схема измерения значения силы тока I_x

9. Измерить значение силы тока I_x.

Аналогично пункту 7 измерить значение разности потенциалов _x. Записать измеренное значение _x в таблицу 1.2.

Найти значение сопротивления образцового резистора R_N по маркировке на его корпусе. Записать значение R_N в таблицу 1.2. и таблицу 1.3.

Рассчитать значение силы тока I_x:

. (1.2)

Записать измеренное значение I_x в таблицу 1.2.

10. Собрать измерительную цепь в соответствии с рис. 1.3: перевести переключатели стенда в положения «R_x» и «I_x, R_x».

Рис. 1.3. Схема измерения значения сопротивления R_x

11. Измерить значение сопротивления R_x.

Аналогично пункту 7 измерить значение разности потенциалов _N. Записать измеренное значение _N в таблицу 1.3.

Перевести ручку 11 переключателя режимов работы в положение «X₂/150 к». Аналогично пункту 7 измерить значение разности потенциалов _x. Записать измеренное значение _x в таблицу 1.3.

Рассчитать значение сопротивления R_x:

. (1.3)

Записать измеренное значение R_x в таблицу 1.3.

12. По заданию преподавателя рассчитать погрешность измерения силы тока I_x.

Класс точности потенциометра %, класс точности образцового резистора R_N %. Верхний предел измерения потенциометра Р306 составляет мВ. Номинальное значение сопротивления резистора Ом.

1). Значение силы тока I_x (см. выражение (1.2))

мА. (1.4)

Функция является функцией двух переменных (аргументов). Частные производные

, . (1.5)

2). При однократном измерении силы тока случайные погрешности считаются пренебрежимо малыми. Поэтому границы основных погрешностей потенциометра Р306 и образцового резистора R_N, определяемые классами точности, являются границами неисключенных систематических погрешностей (НСП).

2.1). Без учета знака границы НСП потенциометра Р306:

мВ. (1.6)

2.2). Без учета знака границы НСП резистора R_N:

Ом. (1.7)

2.3). Так как число аргументов функции I_x , без учета знака границы НСП косвенных измерений значения силы тока I_x:

. (1.8)

С учетом (1.5) границы равны:

мА. (1.9)

3). Поскольку случайные погрешности пренебрежимо малы, границы  погрешности результата косвенных измерений значения силы тока I_x:

мА. (1.10)

Значение Δ выражают числом, содержащим не более двух значащих цифр.

4). Результат однократного косвенного измерения значения силы тока I_x:

мА. (1.11)

Значение силы тока I_x должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значение Δ.

а б

Рис. 1.4. Схемы цепей: а – резистивного делителя напряжения,

б – простейшего компенсатора

а б в

Рис. 1.5. Схемы цепей: а – подключения источника ЭДС,

б и в – первого и второго этапа измерений ЭДС соответственно

13. Вывод: